Oxford Instruments demonstriert die Fähigkeiten von Paragraf-Graphensensoren
Paragraf verschiebt mit seinen Graphen-Hall-Effekt-Sensoren weiterhin die Leistungsgrenzen Technologie wird von Oxford Instruments eingesetzt, um Messungen bei Temperaturen und Magnetfeldstärken durchzuführen, die weit über den bisherigen liegen Sensor Technologie.
Oxford Instruments, ein führender Anbieter von Hochtechnologie-Werkzeugen und -Systemen für Forschung und Industrie, hat eine modifizierte Version des Paragraf GHS09CC-Sensorgeräts eingesetzt.
Das Unternehmen gab an, dass das modifizierte GHS09CC-Gerät in einem Testaufbau einem 14T-Magnetfeld ausgesetzt war, das über einen supraleitenden Magnetmagneten von Oxford Instruments angelegt wurde. Das Temperaturniveau wurde unter Verwendung des neu freigegebenen Proteox-Verdünnungskühlschranks unter 100 mK gesenkt.
Normalerweise wäre unter diesen rauen Betriebsbedingungen die Erfassung von Feldstärkedaten unmöglich, da die niedrigen Temperaturen zu Quanteneffekten führen würden, die den Sensor sättigen würden. Noch bevor diese Extreme erreicht wurden, würden andere Anomalien die Linearität des Sensors beeinflussen, wodurch es sehr schwierig wird, genaue Messungen zu erzielen.
Ellie Galanis, Product Owner bei Paragraf, erklärte jedoch: „Obwohl es enorme Möglichkeiten gibt, Grundlagenforschung bei diesen Temperaturniveaus durchzuführen, konnten Hall-Effekt-Sensoren bisher keinen mK-Betrieb anbieten. Die von Oxford Instruments durchgeführten Tests unterstreichen die Qualität der Graphensubstrate, die wir für hochmoderne elektronische Systeme herstellen können, sowie unsere angeborene Fähigkeit, sie an die Kundenanforderungen anzupassen. Es gibt keinen anderen kryogenen Temperatur-Hall-Effekt-Sensor, der für diese Betriebsparameter ausgelegt ist, was zeigt, dass wir uns hier wirklich differenzieren können. “
„Hochauflösende Feldmessungen bei extrem niedrigen Temperaturen und hohen Magnetfeldern waren schon immer eine Herausforderung“, fügte Benjamin Bryant, Senior Development Engineer bei Oxford Instruments, hinzu. „Herkömmliche Hallsensoren können bei mK-Temperaturen ein Einfrieren der Ladungsträger erleiden, und selbst wenn sie noch funktionieren könnten, ist ihre Wärmeableitung viel zu hoch. Graphensensoren bieten uns und unseren Kunden erstmals die Möglichkeit, hohe Magnetfelder in Ultra-Niedertemperatur-Experimenten vor Ort zu überwachen. “
Hochenergiephysiklabors und andere Grundlagenforschungseinrichtungen mussten sich bisher auf handelsübliche Hall-Sensoren mit Kryo-Bewertung (niedrigste Nennleistung 1.5 K) oder teure kundenspezifische NMR-Sonden verlassen. Diese erzeugen eine beträchtliche Wärmemenge, was sich nachteilig auf die Fähigkeit zur Aufrechterhaltung einer mK-Umgebung und damit auf die erzielten Ergebnisse auswirkt.
Im Gegensatz dazu erzeugt der Paragraf-Sensor 6 Größenordnungen weniger Wärme (wobei nW statt mW-Zahlen abgeführt werden). Durch die Optimierung des Graphenbestandteils kann der lineare Betrieb unterstützt werden. Dies bietet Kunden eine Sensorlösung, die hinsichtlich Leistung, Datenreproduzierbarkeit und einfacher Kalibrierung ihresgleichen sucht.
Der Proteox-Verdünnungskühlschrank von Oxford Instruments war bei diesen Tests von zentraler Bedeutung. Es hat die Fähigkeit, präzise geregelte Temperaturen über einen weiten Bereich von 10 mK bis 30 K zu unterstützen, selbst wenn es sehr hohen Magnetfeldern ausgesetzt ist. Konkurrierende Verdünnungskühlschränke können im Vergleich dazu nur viel engere Temperaturbereiche bewältigen. Es bietet eine flexible Plattform für die Skalierung fortschrittlicher Quantenhardwarelösungen.
Die mK-fähigen Sensoren von Paragraf werden den Weg für fortschrittlichere wissenschaftliche Instrumente ebnen. Oxford Instruments wird einer der ersten Kunden in diesem neuen Bereich sein.